交流同步电机矢量控制系统的仿真研究

发布时间：2019-04-30 07:17

【摘要】：本文针对交流同步电机数学模型及其矢量控制系统,通过理论分析、仿真模型搭建及计算机仿真等研究方法,对同步电机的标幺值数学模型、矢量控制系统进行了研究,在此基础上研究了同步电机无速度传感器速度辨识方法。针对现有电力电子与电力传动专业方向的通用仿真软件中同步电机模型存在的问题,结合前人在大功率交流同步电机调速方面的研究成果及本文研究的实际情况,在Matlab/Simulink仿真环境下,搭建了同步电机数学仿真模型和控制系统仿真平台,并通过仿真对模型进行了验证。论文推导了同步电机在不同坐标系下的数学模型,在同步电机dq轴系的标幺值状态方程的基础上,用两种不同的方法对其进行建模,通过仿真证明了搭建的同步电机模型能够实现对实际电机的模拟。本文对同步电机的矢量控制系统结构进行了详细的阐述,并对相应的控制单元及整个控制平台进行了建模,同时在该仿真平台上利用40kW同步电机参数,对控制系统的动静态性能进行了仿真验证,为以后的研究奠定了基础。针对某些应用场合中无法安装速度传感器的情况,本文结合建立的同步电机仿真模型的实际情况,提出了一种基于dq轴感应电动势辨识转速的辨识模型,在理论上推导和分析了该辨识方案的可行性,在已经搭建并验证过的仿真平台上,利用该模型对转速进行辨识,仿真结果证明了该模型辨识转速的准确性；将该模型辨识到的转速反馈到控制端进行闭环反馈,形成同步电机的无速度传感器矢量控制系统,将实际工况条件作为仿真条件,对这种控制方案进行了仿真验证,结果证明了该方案的可行性；另外将该辨识模型应用于实际同步电机调试试验中,取得了良好的辨识效果。
[Abstract]:Aiming at the mathematical model of AC synchronous motor and its vector control system, the standard unitary mathematical model and vector control system of synchronous motor are studied by means of theoretical analysis, simulation model building and computer simulation. On this basis, the speed identification method of speed sensorless synchronous motor is studied. Aiming at the problems of synchronous motor model in the current general simulation software of power electronics and power transmission direction, combined with the previous research achievements in the field of high power AC synchronous motor speed regulation and the actual situation of this paper, In the Matlab/Simulink simulation environment, the synchronous motor mathematical simulation model and control system simulation platform are built, and the model is verified by simulation. In this paper, the mathematical models of synchronous motor in different coordinate systems are derived. On the basis of the standard unitary state equation of dq shafting of synchronous motor, two different methods are used to model the synchronous motor. The simulation results show that the synchronous motor model can be used to simulate the actual motor. In this paper, the structure of vector control system of synchronous motor is described in detail, and the corresponding control unit and the whole control platform are modeled. At the same time, the parameters of 40kW synchronous motor are used in the simulation platform. The dynamic and static performance of the control system is verified by simulation, which lays a foundation for future research. In view of the fact that the speed sensor can not be installed in some applications, this paper presents a speed identification model based on dq axis induction electromotive force (EMF) based on the actual situation of the established synchronous motor simulation model. The feasibility of the identification scheme is deduced and analyzed theoretically. On the simulation platform which has been built and verified, the model is used to identify the rotational speed, and the simulation results prove the accuracy of the model. The speed identified by the model is fed back to the control terminal for closed loop feedback, and the speed sensorless vector control system of synchronous motor is formed. The actual operating condition is taken as the simulation condition, and the simulation verification of this control scheme is carried out. The results show that the scheme is feasible. In addition, the identification model has been applied to the practical test of synchronous motor debugging, and good identification results have been obtained.
【学位授予单位】：冶金自动化研究设计院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM341

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本文编号：2468586